ДАТЧИКИ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В СВЧ ПЕЧАХ ДАТЧИКИ ТЕМПЕРАТУРЫ рис.

ДАТЧИКИ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В СВЧ ПЕЧАХ ДАТЧИКИ ТЕМПЕРАТУРЫ рис. 6. 1 Датчики температуры могут быть двух типов: с использованием термопары и с использованием терморезистора. В первом случае измерения основаны на контактной разности потенциалов, возникающей при соединении разных металлов. Физическая природа этого явления состоит в том, что кинетическая энергия электронов в разных металлах различна. Поэтому при соприкосновении разнородных металлов электроны из металла с большей энергией перетекают в металл с меньшей энергией.

В результате в первом металле образуется недостаток электронов, и он заряжается положительно, во втором образуется их избыток и он заряжается отрицательно. Контактная разность потенциалов может составлять от сотых долей вольта до нескольких вольт, в зависимости от выбранной пары металлов. Термопара представляет собой два проводника из специально подобранной пары металлов (например, никель — железо), образующих замкнутую цепь (рис. 6. 1). При различной температуре контактов в замкнутой цепи возникает ток, называемый термоэлектрическим. Контактная разность потенциалов пропорциональна разности температур. Для точных измерений необходимо стабилизировать температуру одного из спаев, а второй приложить к измеряемому объекту.

Терморезистор представляет собой полупроводниковый резистор, сопротивление которого зависит от температуры. На рис. 3. 2. показана типичная зависимость сопротивления терморезистора от температуры. Если терморезистор имеет хороший тепловой контакт с измеряемым объектом, то температуру можно определить, измерив сопротивление резистора. Рис. 6. 2. Зависимость сопротивления терморезистора от температуры

Термодатчики используются для измерения температуры в камере и поддержания заданного теплового режима. Обычно они представляют собой металлическую капсулу с двумя выводами, устанавливаемую внутри камеры на одной из ее стенок, причем выводы находятся с внешней стороны камеры. Такая конструкция исключает влияние микроволнового излучения на показания датчика. Имеются термодатчики в виде щупа, втыкаемого непосредственно в приготавливаемый продукт. ДАТЧИКИ ВЕСА Датчик веса автоматически определяет вес продукта, помещенного в камеру, что позволяет микроконтроллеру более точно выбрать требуемый режим работы СВЧ печи. Емкостный датчик веса выполнен из двух металлических пластин, разделенных изолятором, причем верхняя пластина может быть днищем камеры.

Пластины образуют конденсатор, емкость которого измеряется электронной схемой. Продукт, помещаемый в камеру, прогибает ее днище и тем самым увеличивает емкость конденсатора. Программа, содержащаяся в ПЗУ микроконтроллера, позволяет по изменению емкости определить вес помещенного продукта.

Рисунок 6. 4. Тензорезистивный датчик веса Тензорезистивным эффектом называется явление изменения сопротивления полупроводников при одноосной деформации (растяжении или сжатии). Деформация кристаллической решетки полупроводника проявляется в изменении расстояния между атомами. При этом изменяется энергия электронов, часть из них переходит на более высокий энергетический уровень, возрастает число электронов проводимости, увеличивается их подвижность в электрическом поле.

Конструктивно тензорезистивный датчик представляет собой пленку, на которую в виде тонких полос нанесен полупроводниковый материал. Пленка наклеивается на деталь, подвергаемую изгибу в процессе взвешивания (рис. 6. 4 а). Поскольку проводимость полупроводников в значительной степени зависит от температуры, то для повышения точности и стабильности показаний тензодатчики включаются по мостовой схеме (рис. 6. 4, б). При отсутствии измеряемого веса сопротивление каждого из плеч моста одинаково, поэтому выходное напряжение равно нулю. Появление нагрузки приводит к изгибу кронштейнов, на которые наклеены датчики. В результате верхний датчик растягивается, т. е. сопротивление R 1. увеличивается, а нижний датчик сжимается, и, соответственно, R 2 уменьшается. Между плечами моста появляется напряжение Uвых, зависящее от веса нагрузки.

Поскольку температура на оба датчика действует одинаково, то можно считать, что нагрев или охлаждение окружающей среды практически не влияет на значение Uвых.

ДАТЧИК ПАРА Рис. 3. 5. . Принцип действия и внутреннее устройство датчика пара Изменение температуры некоторых диэлектриков приводит к их поляризации. Если пластину из такого диэлектрика подвергать нагреву или охлаждению, то на ее противоположных сторонах появляются разноименные заряды.

Если на обе стороны пластины нанести электроды и замкнуть их с помощью проводника, то возникнет электрический ток, который будет продолжаться до тех пор, пока не прекратится изменение температуры. Это явление называется пироэлектрическим эффектом. На его использовании основан датчик пара, применяемый в некоторых микроволновых печах (рис. 3. 5). Пироэлектрический материал заключён между двумя электродами и одной стороной приклеен к металлическому основанию с целью повышения механической прочности. Датчик устанавливается на патрубок, через который пар удаляется из печи. В момент начала парообразования будет происходить конденсация пара на относительно холодных деталях патрубка, в результате чего температура установленного на нем датчика резко возрастет. На выводах датчика появится разность потенциалов, которая будет воспринята микроконтроллером.

По времени, прошедшему с момента включения магнетрона до начала парообразования, микроконтроллер вычисляет параметры загруженного продукта и определяет время и режим его дальнейшего приготовления. ДАТЧИКИ ВЛАЖНОСТИ Существуют понятия "абсолютная влажность" и "относительная влажность". Термин "относительная влажность" обычно применяется для обозначения уровня влажности в сообщениях о погоде. Он характеризует процентное соотношение между текущим количеством пара в воздухе и его количестве при насыщении, т. е. максимально возможном его количестве при данной температуре. При насыщении дальнейшее парообразование приводит к конденсации влаги и ее выпадению в виде осадков. Поскольку уровень насыщения зависит от температуры, то и относительная влажность меняется при ее

Абсолютная влажность показывает вес паров воды, содержащихся в одном кубометре воздуха. Рис. 3. 7. Принцип действия датчика относительной влажности Работа датчиков влажности аналогична рассмотренному ранее датчику пара. Конструкция датчика относительной влажности показана на рис. 3. 7.

Чувствительный элемент датчика изготовлен из пористого керамического полупроводника (Mg. Cr. CO 4 Ti. O 2). При нагреве продукта выделяющийся пар попадает в поры данного материала и изменяет его сопротивление. На чувствительный элемент датчика могут попадать брызги пищи, масло, соль и т. п. , приводящие к снижению точности измерений. Чтобы не допустить этого, вокруг чувствительного элемента помещается нагревательная катушка, предназначенная для его обжига и очистки. Максимальная температура нагревательной катушки достигает 600°С. Катушка включается на 30 — 60 секунд перед началом и в конце приготовления пищи.

Устройство датчика абсолютной влажности отличается от предыдущей конструкции наличием нагревателя, на который помещен датчик и сетчатого колпачка, который предохраняет его от загрязнения. Внешний вид датчика абсолютной влажности представлен на рис. 3. 8. Рис. 3. 8. Датчик абсолютной влажности

Электрические схемы микроволновых печей Микроволновые печи с электромеханическим управлением обычно имеют стандартную электрическую схему. Отличия между различными моделями незначительны и не носят принципиального характера. Силовая часть печей с электронными блоками управления практически не отличается от печей с электромеханическим управлением. На принципиальной схеме эти отличия проявляются лишь в том, что вместо контактов таймера присутствуют контакты реле. Иногда вместо реле ставится симистор, однако, режим его работы фактически тот же, что и у таймера. Такая взаимозаме няемость блоков управления позволяет восстанавливать печи со сгоревшей электроникой

путем замены электронного блока управления на электромеханический или на электронный, но от другой модели. Ограничения на подобную замену связаны, в основном, с габаритными размерами, особенностями крепежа и конструкцией механизма открытия дверцы.

В качестве примера рассмотрим схему микроволновой печи SAMSUNG RE 290 D.

На электрической схеме приведены основные узлы СВЧ печи: Сетевой фильтр; мотор таймера; мотор вентилятора; высоковольтный блок с удвоением напряжения и магнетрон. В схеме также используются концевые микропереключатели, два термореле, для защиты от перегрева камеры СВЧ печи и магнетрона. Кроме того, имеется реле страховки и реле плавного включения (РПВ) для снижения пускового тока высоковольтного трансформатора. Также имеются контакты управления выходной мощностью магнетрона. Коммутация контактов производится блоком управления по заданной программе. Работа схемы. При открытой дверце камеры контакты концевых выключателей блокировки магнетрона 1 и 2 разомкнуты, а контакты микропереключателя 1 замкнуты.

Если температура рабочей камеры и магнетрона не выше допустимой, то контакты термореле камеры и магнетрона замкнуты. Закрываем дверцу камеры. При этом сначала размыкаются контакты микропереключателя МП, а затем с небольшой задержкой замыкаются контакты концевых выключателей 1 и 2 блокировки магнетрона. Контакты таймера разомкнуты. Подаем на вход сетевого фильтра напряжение питания и устанавливаем по шкале таймера нужное время. При этом контакты таймера замыкаются, напряжение поступает на обмотку реле страховки и его контакты замыкаются. Включаются моторы таймера и вентилятора и подается напряжение на обмотку реле РПВ и через резистор R на первичную обмотку высоковольтного трансформатора. Первоначальное включение трансформатора в сеть чепез резистор позволяет уменьшить пусковой ток.

Через несколько микросекунд срабатывает реле РПВ, его контакты замыкаются и на трансформатор поступает полное напряжение сети. Высоковольтный блок выполнен по схеме удвоения выпрямленного напряжения. В момент времени, когдана верхнее выводе повышающей обмотки «+» , а на нижнем « _» , диод находится в проводящем состоянии и конденсатор заряжается до амплитудного значения приложенного напряжения. На левой по схеме обкладке конденсатора будет плюс, а на правой минус. В следующий полупериод полярность напряжения на оботке изменится на обратную. Диод будет находиться в запертом состоянии, а к магнетрону будет приложено удвоенное напряжение и магнетрон буде генерировать электромагнитные СВЧ колебания. Поскольку в отрицательный полупериод напряжение на трансформаторе возрастает по синусоиде, от нуля до

амплитудного значения, магнетрон начнет генерировать мощность не сразу, а спустя некоторое время, после того как суммарное напряжение конденсатора и трансформатора достигнет некоторого значения (примерно 3. 6 к. В). В этот момент начнется генерация мощности, быстро нарастающей от нуля до максимума (при 4. 0 к. В). Работа магнетрона будет сопровождаться постепенным разрядом конденсатора. В какой то момент суммарное напряжение начнет снижаться, выходная мощность пойдет вниз, пока генерация полностью не прекратится. В следующий полупериод опять начнется зарядка конденсатора и т. д. Регулировка СВЧ мощности осуществляется ступенчато, отключением блока питания путем замыкания и размыкания контактов управления мощностью, т. е. регулируется средняя мощность за определенный цикл.